基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下人員設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳佳音

(長春金融高等?？茖W(xué)校,長春 130124)

物聯(lián)網(wǎng)是一種萬物相連的網(wǎng)絡(luò),也是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的延伸和發(fā)展。具有全面感知、傳輸迅速、智能處理、易于對接大數(shù)據(jù)平臺等特點[1]。本研究設(shè)計并實現(xiàn)了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人員設(shè)備管理系統(tǒng),采用多種傳感、網(wǎng)絡(luò)、安全、智能控制技術(shù),系統(tǒng)化地對人員、設(shè)備、安防、環(huán)境進行管理及監(jiān)控。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人員設(shè)備管理系統(tǒng)總體框架如圖1所示。

圖1 主要功能模塊Fig.1 Main function module

1 主要模塊的設(shè)計與實現(xiàn)

1.1 人員管理模塊

人員管理模塊設(shè)計目的是實現(xiàn)對進出人員的自動化管理及記錄,主要采用RFID、Android相結(jié)合的方法,通過RFID讀卡器、開放式通道門,實現(xiàn)讀取標(biāo)簽、識別出入人員、刷卡取號、智能排隊等工作場景,結(jié)合無線技術(shù)拓展遠程預(yù)約、遠程查看等功能。

人員管理模塊的具體實現(xiàn)主要包括邏輯流程設(shè)計、管理功能設(shè)計與實現(xiàn)、服務(wù)器功能設(shè)計與實現(xiàn)及移動端功能設(shè)計與實現(xiàn)。

邏輯流程的實現(xiàn)。邏輯流程設(shè)計的目的是理順軟硬件之間、管理員與數(shù)據(jù)庫之間、PC端移動端與服務(wù)器端三者之間的數(shù)據(jù)流方向及控制流方向。如圖2所示。

圖2 人員管理模塊邏輯流程Fig.2 Logic flow of personnel management module

管理功能的實現(xiàn)。管理功能的核心是分級管理及訪問控制,故本模塊的ROOT登錄權(quán)限為系統(tǒng)管理員所有,當(dāng)管理員成功登錄后即可進行人員管理。

服務(wù)器端實現(xiàn)。服務(wù)器端主要為客戶端提供遠程預(yù)約、數(shù)據(jù)查看、參數(shù)設(shè)置等服務(wù),若遠程客戶是管理員,則能查詢所有信息。服務(wù)器為后臺服務(wù),具有可配置性,能夠解析客戶發(fā)送過來的消息、完成消息校驗并把連接記錄保存到日志文件中,方便以后查看。

移動客戶端設(shè)計與實現(xiàn)。移動客戶端APP可遠程登錄人員管理模塊進行預(yù)約、查詢等。采用如下設(shè)計:移動端為遠程消息添加頭、尾、校驗和,方便服務(wù)器識別及校驗。登錄成功后,服務(wù)器需分析客戶級別,再展示可操作數(shù)據(jù)列表供客戶查詢。

1.2 安防模塊

安防模塊的設(shè)計主要采用ARM平臺+Linux+傳感網(wǎng)絡(luò)的形式,實現(xiàn)如下功能:智能安防報警,具有門禁控制、火災(zāi)報警、水浸檢測、入侵檢測、緊急求助等多種安防檢測形式,可通過聲、光、短信進行報警,報警時自動備份傳感器抓取到的數(shù)據(jù)及傳感器運行狀態(tài)參數(shù),還可根據(jù)不同應(yīng)用場景采用不同的安防報警級別,智能化處理報警信息。多路視頻監(jiān)控,通過IP攝像頭在PC端和移動端進行遠程監(jiān)視及云臺控制,具有日夜兩種模式的紅外模擬攝像頭,可全天候監(jiān)控室內(nèi)外,根據(jù)不同光源進行自動調(diào)整,保證畫面清晰。遠程控制,管理員通過遠程網(wǎng)絡(luò)、繼電器、采集器等設(shè)備主動控制燈光、電器開關(guān)、門禁或設(shè)置各類傳感器參數(shù)及工作狀態(tài)。

安防模塊的硬件主要包括主控端和外圍感知層設(shè)備兩部分。主控端實現(xiàn)對傳感層數(shù)據(jù)的接收及遠程控制等功能,內(nèi)部集成了ARM處理器和Linux系統(tǒng),系統(tǒng)上電啟動后,該模塊會進入到顯示界面,通過點擊界面下方的各個按鈕進行主頁、環(huán)境、視頻、歷史、設(shè)置等功能的切換。外圍感知設(shè)備主要分成三類,即傳感器、控制型設(shè)備、視頻監(jiān)控設(shè)備,包含煙霧、紅外、門磁、攝像、聲感、光感、振感等10余種有線或無線傳感器。

安防模塊主要實現(xiàn)本地控制、遠程控制兩種模式與日常狀態(tài)、無人值守狀態(tài)、休眠狀態(tài)3種工作狀態(tài)。本地控制包括兩路視頻監(jiān)控、傳感器狀態(tài)檢測、控制型設(shè)備狀態(tài)檢測及數(shù)據(jù)刪除與存儲、參數(shù)配置、短信報警、抓拍監(jiān)控圖像等內(nèi)容。遠程控制指管理員可使用PC或手機通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)遠程控制室內(nèi)燈光、電器開關(guān)、門禁及各類傳感器的狀態(tài),提供短信報警功能。3種工作狀態(tài)的具體區(qū)別如表1所示。

表1 工作狀態(tài)比較Tab.1 Comparison of working conditions

1.3 設(shè)備管理模塊

設(shè)備管理模塊主要包括智能庫房監(jiān)控、設(shè)備資產(chǎn)智能出入庫系統(tǒng)及智能展柜三大功能。

智能庫房管理的設(shè)計目的是實現(xiàn)對庫房的自動化管理、無人值守報警等功能,具體實現(xiàn)包括云臺攝像與倉庫狀態(tài)兩個界面。倉庫狀態(tài)可細分為自動監(jiān)視、控制、傳感器狀態(tài)及溫濕度調(diào)控設(shè)置等模塊。自動監(jiān)控是按下監(jiān)控鍵時,軟件獲取當(dāng)前傳感器的狀態(tài),遇到異常時自動報警、錄像,如果管理員不想進行自動監(jiān)控,則點擊監(jiān)視停止即可?？刂颇K包括以下幾部分:①錄像時長控制。當(dāng)煙霧探測器或振動傳感器觸發(fā)時,發(fā)出警告,并開始錄像,錄像時間長默認為1 min。如果煙霧探測器或振動傳感器正常則不進行錄像。錄像時間長短可由用戶決定。②錄像狀態(tài)控制。查看當(dāng)前是否錄像,當(dāng)觸發(fā)煙霧探測器或振動傳感器,則會顯示錄制中的字樣,錄制完成后顯示錄制完成。③報警控制。當(dāng)任意的傳感器異常時,開啟報警燈。管理員也可自動打開或關(guān)閉報警燈。④消防水霧控制?？墒謩狱c擊打開和關(guān)閉,分別控制水霧滅火器的開與關(guān)。使用自動監(jiān)控功能,當(dāng)煙霧探測器發(fā)生異常時,水霧滅火器打開,工作時間為30 s。⑤溫度控制。可手動點擊打開和關(guān)閉,分別控制溫度調(diào)控器的開與關(guān)。使用自動監(jiān)控功能,當(dāng)溫濕度調(diào)控設(shè)置中的溫度低于實際溫度時,溫度調(diào)控器自動打開,工作時間為30 s。傳感器狀態(tài)模塊包括以下幾部分:①煙霧探測器。檢測探測器附近有煙霧時,自動打開水霧滅火器,啟動錄像,并觸發(fā)警告。②振動傳感器。當(dāng)檢測到振動時,啟動錄像并觸發(fā)警告。③溫濕度傳感器。檢測當(dāng)前環(huán)境的溫度與濕度。④溫濕度調(diào)控設(shè)置。溫濕度范圍為1～100,用戶可提前設(shè)置好,再點擊自動監(jiān)視按鈕。設(shè)置好溫濕度后,當(dāng)設(shè)置的溫濕度低于實際溫濕度時,系統(tǒng)會自動打開溫度調(diào)控器,溫度調(diào)控器的工作為每半分鐘工作一次。

設(shè)備資產(chǎn)智能出入庫系統(tǒng)設(shè)計主要包括對設(shè)備、資產(chǎn)進行管理統(tǒng)計,利用智能貨架技術(shù)對設(shè)備資產(chǎn)實現(xiàn)智能出入庫操作等,具體如下:資產(chǎn)注冊,對新資產(chǎn)進行信息注冊,分配唯一的標(biāo)簽,修改或刪除已注冊的標(biāo)簽。資產(chǎn)入庫,掃描記錄進入庫房的資產(chǎn)。資產(chǎn)出庫,掃描記錄離開庫房的資產(chǎn)。數(shù)據(jù)庫,提供對注冊資產(chǎn)表、入庫資產(chǎn)信息表、出庫資產(chǎn)信息表、信息檢索功能。資產(chǎn)統(tǒng)計,可對近一段時間內(nèi)的資產(chǎn)進行統(tǒng)計,生成報表。智能貨架,對貨架上的物資進行掃描,方便查看物資的位置信息,當(dāng)有貨物上架或下架將自動提示。設(shè)備資產(chǎn)智能出入庫系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件部分主要由桌面讀寫器一體機和多通道高頻讀寫器組成。一體機負責(zé)完成資產(chǎn)注冊、出入庫的管理。高頻讀寫器負責(zé)實時監(jiān)測智能貨架上資產(chǎn)的移動狀況及位置信息。設(shè)備資產(chǎn)智能出入庫系統(tǒng)實現(xiàn)的軟件部分由主頁、資產(chǎn)注冊、入庫管理、出庫管理、數(shù)據(jù)庫、資產(chǎn)統(tǒng)計及智能貨架等功能塊組成。主頁,系統(tǒng)登錄界面,輸入正確的用戶名和密碼才能使用軟件其他功能。資產(chǎn)注冊,為新物資分配唯一的RFID標(biāo)簽,建立數(shù)據(jù)庫記錄項,修改及刪除已注冊資產(chǎn)信息功能。入庫管理,掃描需要入庫的物資,加入到資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫。出庫管理,掃描需要出庫的物資,從資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫刪除記錄。數(shù)據(jù)庫,包括對注冊資產(chǎn)、入庫資產(chǎn)、出庫資產(chǎn)及資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫信息的查詢檢索功能,導(dǎo)出各數(shù)據(jù)庫信息到Excel表格。資產(chǎn)統(tǒng)計,對今日、近一周、近一月、近一季度、近半年、近一年的入庫及出庫資產(chǎn)進行統(tǒng)計,將統(tǒng)計信息導(dǎo)出到Excel表格。智能貨架,實時監(jiān)測貨架上物資的移動及位置信息,將物資信息導(dǎo)出到Excel表格。

智能展柜模塊的設(shè)計主要實現(xiàn)展示功能,利用RFID射頻技術(shù)及光學(xué)掃描技術(shù)處理電子標(biāo)簽、一維條碼、二維條碼。只需將標(biāo)簽及條碼貼放于物品之上,參觀者不僅能夠通過櫥窗觀看展品,還可以通過手持掃描機掃取商品信息,展柜所有者只需對產(chǎn)品信息進行必要的維護和修改即可充分發(fā)揮展柜的功能,大大提高了智能展柜的便利性及實用價值。

2 系統(tǒng)測試與評價

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人員設(shè)備管理系統(tǒng)是一種較為前沿的應(yīng)用,物聯(lián)網(wǎng)與人工智能行業(yè)的頭部企業(yè)并沒有就此達成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),各種已建成的案例在軟硬件選型、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、模塊功能上各有不同、各具特色并各有優(yōu)缺點,因此很難用某些量化的指標(biāo)及架構(gòu)對整個系統(tǒng)進行同類產(chǎn)品比較。在這種背景下,用戶的使用滿意度就成為評價該系統(tǒng)優(yōu)劣的有力證據(jù)。系統(tǒng)設(shè)計完成后進行了實地使用及評測,以便第一時間發(fā)現(xiàn)漏洞,獲得第一手的評價資料。整個評測過程包括單一功能模塊滿意度評測及系統(tǒng)整體滿意度評測。評測數(shù)據(jù)結(jié)果如表2、圖3、表3所示。

表2 單一功能模塊滿意度調(diào)查Tab.2 Satisfaction survey of single function module

表3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人員設(shè)備管理系統(tǒng)滿意度調(diào)查Tab.3 Satisfaction survey of personnel equipment management system based on Internet of Things technology

圖3 用戶滿意度評分數(shù)曲線Fig.3 Curve of users’ satisfaction rating score

表2中的數(shù)據(jù)表明,系統(tǒng)各獨立模塊的功能得到了大部分用戶的認可,其中報警、監(jiān)控及門禁等功能受到好評,這與該領(lǐng)域的技術(shù)相對成熟、用戶接觸較多、接受程度較高有關(guān)。人員管理、設(shè)備倉儲管理的評價稍次之,說明這方面的技術(shù)還有很多改進空間。而電力電子控制、GUI界面等方面的評價相對較低,這是本系統(tǒng)需要大力提高的地方。

圖3從便利性、安全性、可靠性等方面對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的管理系統(tǒng)與傳統(tǒng)管理系統(tǒng)進行用戶滿意度對比,畫出相應(yīng)的分布曲線。表3對圖3中曲線的數(shù)字特征進行了具體說明。圖3和表3中的數(shù)據(jù)顯示,從偏度、峰度、h值、p值、平均分、標(biāo)準(zhǔn)差等參數(shù)上看,傳統(tǒng)管理系統(tǒng)的用戶滿意度評分數(shù)曲線呈現(xiàn)略微左偏態(tài)分布,分數(shù)集中在50～80分段,標(biāo)準(zhǔn)差在10～13,說明用戶對傳統(tǒng)管理系統(tǒng)的滿意度普遍不高,低分評價較多,評分兩極分化較嚴重?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的管理系統(tǒng)用戶滿意度評分數(shù)則呈現(xiàn)近正態(tài)分布,分數(shù)集中在70～90分段,標(biāo)準(zhǔn)差在7～9,整體評分高出傳統(tǒng)管理系統(tǒng)6～10分,低分段評價大為減少,兩極分化現(xiàn)象減少,說明用戶對該系統(tǒng)認可度是較為一致的好評。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的管理系統(tǒng)便利性的提升大于安全性,安全性的提升大于可靠性,符合設(shè)計預(yù)期。為了把管理人員從繁重的人工中解脫出來,便利性體驗提升必然是最大的。而越復(fù)雜的系統(tǒng)可靠性越低,故可靠性的提升是最小的。無人值守安防相對于傳統(tǒng)安防效果有階梯性上升,但目前還不能完全取代傳統(tǒng)安防手段,故提升效果處于三者中間的位置。

綜合以上用戶調(diào)查數(shù)據(jù)分析可以得出結(jié)論,設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的人員設(shè)備管理系統(tǒng)相比傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)可提高管理效率,安全性及可靠性,得到了用戶的一致認可,達到了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。